美麗珊瑚礁，在人禍中變成追憶

日前，一支由美國、英國、西班牙、德國和荷蘭21名研究人員組成的國際科學家團隊在最新一期《科學》雜志上發(fā)表報告稱，受人類排放溫室氣體的影響，地球正經(jīng)歷過去3億年來速度最快的海洋酸化進程，超過歷史上4次地球生物大規(guī)模滅絕時期，眾多海洋生物因此面臨生存威脅。

研究人員推斷，先前海洋酸化主要因素是“天災”，如今則是“人禍”。

武爾卡諾——海洋酸化的自然樣本

意大利西西里島外的海洋中，有一座名為武爾卡諾的火山島，其名源自羅馬神話中火神的名字“武爾坎”。自那以后，火神把所有的火山都命名為“武爾卡

諾”。從西西里出發(fā)駛往武爾卡諾島，一股臭雞蛋味越來越濃烈，那就是從火山口不斷噴出的飽含二氧化碳的熱氣。島嶼的海灘由厚厚的黑色火山灰鋪就。武爾卡諾火山的噴發(fā)是人類歷史上第一次對火山活動的記錄。

科學家對武爾卡諾火山島的研究如今更有現(xiàn)實意義。他們關心的已經(jīng)不是島上有幾千年歷史的巖石，而是島上每天噴出的多達10噸的無形的二氧化碳氣體。因為科學家發(fā)現(xiàn)，越來越多的證據(jù)表明，二氧化碳使得島嶼周圍的海水嚴重酸化，其后果是海洋生物的生存環(huán)境急劇惡化，已有數(shù)十種海洋生物因此而絕種。

英國普利茅斯大學海洋生物學家詹森·霍爾-斯賓塞長期在這里從事研究工作。他仔細測量海水成分，跟蹤記錄魚類族群變化、珊瑚以及軟體動物的生長及消亡情況。在島上，他看到附著類甲殼動物的殘片聚集在一起，沿著被海浪侵蝕的島岸形成一條發(fā)白的帶子?；魻栒f，附著類甲殼動物的生命力很強，但在海水酸化最為嚴重的地區(qū)，連它們也沒能幸免。

在酸性水中生活的貝類，它們的貝殼已經(jīng)薄得透明。在海底火山口附近，海膽也毫無蹤跡。除了水母，海草和藻類，海底火山口附近找不到什么其他生物?；魻?斯賓塞估計這里的海水酸度與2100年左右全球海洋酸度相近?！巴ǔＴ谒峄暮Ｋ腥藗冎荒苷业綆追N像野草一樣能適應劇烈環(huán)境變化的生物。這就是二氧化碳含量提高后海洋的面貌?！?/p>

人類活動——加速海洋酸化進程

研究人員推測，在人類出現(xiàn)之前的海洋酸化現(xiàn)象大多緣于火山活動或小行星撞擊，致使大氣中碳濃度大幅升高。而現(xiàn)在，主要酸化因素是工業(yè)排放。

聯(lián)合國政府間氣候變化問題研究小組預測，本世紀地球氣溫可能上升1．8攝氏度至4攝氏度。美國哥倫比亞大學拉蒙特-多爾蒂地質(zhì)觀測站古海洋學家巴貝爾·霍尼施說，“我們很清楚，在史前發(fā)生的海洋酸化事件中，生物沒有滅絕，原因是生物進化，新生物代替滅絕生物。然而，如果工業(yè)碳排放按現(xiàn)有速度繼續(xù)下去，我們有可能失去珊瑚、牡蠣和鮭魚這些與人類生活密切相關的海洋生物?！?/p>

美國國家海洋和大氣管理局海洋生物學家理查德·菲利說：“這些研究讓我們了解史前海洋酸化事件的進程。這些事件并非突然發(fā)生。今后數(shù)十年間，我們所作的決定可能對地質(zhì)年表產(chǎn)生重大影響?！?/p>

從工業(yè)革命開始，人類開始使用煤、石油和天然氣等化石燃料，還砍伐了大量森林，至今已經(jīng)排出超過5000億噸的二氧化碳。如今大氣中的二氧化碳含量超過之前80萬年中任何時期的含量。二氧化碳排放的增加大大影響了海洋的酸化程度。海洋與大氣在不斷進行著氣體交換，排放到大氣中的任何一種成分最終都會溶于海洋。受海風的影響大氣成分最先溶入海洋表層，在此后的數(shù)個世紀中，這些成分就會擴散到海底的各個角落。

上世紀90年代一個國際研究小組花費了15年時間，完成了一項采集和分析超過7．7萬份采自世界不同地區(qū)不同深度海水樣本的項目。研究結(jié)果顯示，在過去兩個世紀中海洋吸收了人類排放的二氧化碳中的30%，目前海洋以每小時約一百萬噸的速度吸收二氧化碳。

美國全國研究委員會2009年曾報告稱，海洋吸收了人類排放的近三分之一的二氧化碳。工業(yè)革命以來，全球海水的平均pH值已由最初的8．2下降為8．1，如果不能遏制這一趨勢，到本世紀末，海水的pH值將進一步下降0．2到0．3。

海洋酸化——生物鏈環(huán)環(huán)斷裂

海洋酸化的影響是多方面的。通過改變海洋微生物的比例，海洋酸化可能會改變海水中如鐵、氮等主要營養(yǎng)成分的比例。同樣，可能導致陽光更容易穿透海洋表層到達更深處。由于海水的基本化學成分改變，海洋吸收低周波聲音的能力會下降達40%，這會導致部分海域噪音更多。最終，酸化還會妨礙一些物種的繁衍生息。

海水酸度增加可致死珊瑚，而珊瑚是許多海洋動植物的棲息地。另外，酸性增加影響貝類和蝦類外殼形成。在極暖時期，多種珊瑚和單細胞海洋生物滅絕，食物鏈中多種植物或動物繼而消失。

研究人員認定，歷史上4次生物大規(guī)模滅絕時期伴隨碳增加、氣溫升高和海水變酸，而現(xiàn)階段的海洋酸化情況可能比史前時期更嚴重。

報告的作者、英國布里斯托爾大學學者安迪·里吉威爾說：“地質(zhì)記錄顯示，至少3億年以來，現(xiàn)有海洋酸化過程的速度可能最快，海洋生態(tài)系統(tǒng)變化可能正進入未知領域?！?/p>

研究人員首先擔心的是熱帶珊瑚礁大規(guī)模消失。同時由于二氧化碳更容易溶于低溫水，南北極附近可能更先看到海水酸化的影響?？茖W家們已經(jīng)在小蝸牛等動物身上發(fā)現(xiàn)了顯著變化，實驗證明在酸化的海水中小蝸牛生長十分緩慢，而它們卻是南北極海水中的魚類、鯨類以及海鳥的主要食物。

海洋生物是否能夠適應漸漸酸化的海水？科學家的研究結(jié)果并不樂觀。武爾卡諾島火山持續(xù)不斷地向海水中排放二氧化碳至少已有一千多年，但在火山口附近pH值為7．8的水域中，生物種類比火山口以外的地區(qū)減少了三分之一。科學家預測本世紀末全球海洋的酸度都

將達到這一數(shù)值。詹森·霍爾-斯賓塞說，“這里的海洋生物代代生長在這里，它們有足夠的時間進化，然而如今它們卻消失了。保持酸堿度對生命體至關重要，人類自身能夠不斷對血液的酸堿度進行調(diào)節(jié)。但一些低等生物并沒有這個能力，它們只能忍受外界環(huán)境，當環(huán)境變化超出忍耐極限時它們只能走向死亡?！?/p>

比如，珊瑚礁的生存環(huán)境已經(jīng)差不多惡化到了極限。不斷上升的海水溫度使珊瑚成片成片地白化死亡。人類過度捕撈極大減少了能夠控制海藻過度生長進而保持珊瑚礁健康的食草魚類的數(shù)量。農(nóng)業(yè)化肥污染加速了海藻的繁殖，使珊瑚礁的生態(tài)環(huán)境變得一團糟。

海洋酸化對珊瑚礁來說更為致命。海洋酸化會溶解珊瑚礁的根基——上萬年以前開始慢慢累積的成千上萬的珊瑚骨骼。珊瑚蟲在制造碳酸鈣質(zhì)的外骨骼時需要鈣離子和碳酸鹽離子，在海水酸化過程中碳酸鹽離子不斷被消耗，導致珊瑚蟲獲取碳酸鹽離子越來越困難。

從1977年到2001年，加勒比海的珊瑚面積覆蓋減少了80%之多。在海洋中珊瑚礁是很多海洋生物的食物來源。珊瑚礁毀滅了，生活在城堡中的海洋居民也將因失去食物來源而餓死。

聯(lián)合國教科文組織下屬政府間海洋學委員會的專家認為，由于吸收了過多的二氧化碳，海洋正在以前所未有的速度酸化，這一現(xiàn)象已經(jīng)威脅到了海洋生態(tài)系統(tǒng)和幾千萬人的生計。

摘自2012年3月11日《文匯報》